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JP2011135731A - Driver of switching element - Google Patents

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JP2011135731A
JP2011135731A JP2009294721A JP2009294721A JP2011135731A JP 2011135731 A JP2011135731 A JP 2011135731A JP 2009294721 A JP2009294721 A JP 2009294721A JP 2009294721 A JP2009294721 A JP 2009294721A JP 2011135731 A JP2011135731 A JP 2011135731A
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淳一 永田
Tsuneo Maehara
恒男 前原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of flow of overcurrents, when operating a charging switching element 30 that turns on the power switching element Sw by opening/closing between a power source 20 and the gate of a power switching element Sw. <P>SOLUTION: A charging switching element 30 is turned on, while a terminal (a) of a selecting circuit 24 is selected, when the power switching element Sw is turned on. Then, it is determined whether there is an overcurrent flowing in the power switching element Sw by a comparator 48 based on the amount of voltage drop of a resistor 44 by an output current of a sense terminal St. When there is no overcurrent flowing, a b-terminal of the selecting circuit 24 is selected to switch a gate application voltage from a voltage V1 of the power source 20 to a voltage of V1+V2, in serial connection of power sources 20 and 22. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電圧制御形のスイッチング素子の導通制御端子に該スイッチング素子をオン状態とするための電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段と前記導通制御端子との間を開閉する開閉手段とを備え、前記開閉手段を操作することで前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子の駆動装置に関する。   The present invention relates to a voltage application means for applying a voltage for turning on the switching element to a conduction control terminal of a voltage control type switching element, and an opening / closing operation for opening and closing between the voltage application means and the conduction control terminal. And a switching element driving device that drives the switching element by operating the opening / closing means.

この種の駆動装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、インバータを構成するIGBTをオンさせるべくゲートに印加するための電圧を生成する一対の電源を備えるものも提案されている。これにより、IGBTのオン操作に際しては、まず一対の電源のうち低電圧のものを用いてゲートに電圧を印加し、IGBTをオンさせる。次に、一対の電源のうち高電圧のものを用いてゲートの印加電圧を上昇させる。これにより、上下アームの短絡が生じる場合に、IGBTのオン操作に伴って過電流が流れることを好適に回避することができる。また、過電流が流れるおそれがない場合には、ゲート電圧の上昇によって導通損失を迅速に低減させることができる。   As this type of driving device, for example, as shown in Patent Document 1 below, a driving device having a pair of power supplies for generating a voltage to be applied to the gate to turn on the IGBT constituting the inverter has been proposed. As a result, when the IGBT is turned on, a voltage is first applied to the gate using a low voltage of a pair of power supplies to turn on the IGBT. Next, the voltage applied to the gate is increased using a high-voltage one of the pair of power supplies. Thereby, when the short circuit of an upper and lower arm arises, it can avoid suitably that an overcurrent flows with the ON operation of IGBT. Further, when there is no possibility of overcurrent flowing, the conduction loss can be quickly reduced by increasing the gate voltage.

特開2009−71956号公報JP 2009-71956 A

ただし、上記装置の場合、一対の電源のうち電圧の高い方を用いてゲートに電圧を印加する際に電圧の高い方から低い方に電流が流れるという問題がある。これに対し、上記装置では、ダイオードを備えることで上記電流の流れを回避するようにしているが、この場合、ダイオードの電圧降下量の変動によって、ゲート電圧が安定しないという問題がある。   However, in the case of the above device, there is a problem that when a voltage is applied to the gate using the higher voltage of the pair of power supplies, a current flows from the higher voltage to the lower voltage. On the other hand, in the above device, the current flow is avoided by providing a diode. However, in this case, there is a problem that the gate voltage is not stabilized due to fluctuations in the voltage drop amount of the diode.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電圧制御形のスイッチング素子の導通制御端子に該スイッチング素子をオン状態とするための電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段と前記導通制御端子との間を開閉する開閉手段とを備え、前記開閉手段を操作することで前記スイッチング素子を駆動するに際し、導通制御端子への印加電圧をより適切に可変設定することのできるスイッチング素子の駆動装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to apply voltage application means for applying a voltage for turning on the switching element to the conduction control terminal of the voltage-controlled switching element. And an opening / closing means for opening and closing between the voltage application means and the conduction control terminal, and when the switching element is driven by operating the opening / closing means, the voltage applied to the conduction control terminal can be varied more appropriately. It is an object of the present invention to provide a driving device for a switching element that can be set.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明は、電圧制御形のスイッチング素子の導通制御端子に該スイッチング素子をオン状態とするための電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段と前記導通制御端子との間を開閉する開閉手段とを備え、前記開閉手段を操作することで前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子の駆動装置において、前記電圧印加手段は、複数の電圧生成手段と、前記スイッチング素子の出力端子および前記導通制御端子間に直列接続される前記電圧生成手段の数を可変設定する可変手段とを備えることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, voltage application means for applying a voltage for turning on the switching element to the conduction control terminal of the voltage-controlled switching element, and between the voltage application means and the conduction control terminal In the switching element driving device that drives the switching element by operating the opening and closing means, the voltage applying means includes a plurality of voltage generating means, an output terminal of the switching element, and And variable means for variably setting the number of the voltage generating means connected in series between the conduction control terminals.

上記発明では、直列接続される電圧生成手段の数を変更することで、導通制御端子に印加される電圧を変更することができる。このため、導通制御端子への印加電圧をより適切に可変設定することができる。   In the said invention, the voltage applied to a conduction control terminal can be changed by changing the number of the voltage generation means connected in series. For this reason, the voltage applied to the conduction control terminal can be variably set more appropriately.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記可変手段を操作することで、前記スイッチング素子のスイッチング状態のオフ状態からオン状態への切り替え処理期間において、前記直列接続される電圧生成手段の数を増加させる増加操作手段を更に備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, by operating the variable means, the voltage connected in series during the switching process period of the switching state from the OFF state to the ON state of the switching element. It is further characterized by further comprising an increase operation means for increasing the number of generation means.

上記発明では、出力端子の電位に対する導通制御端子の電位差を電圧生成手段の数の増加によって変化させることができる。   In the above invention, the potential difference of the conduction control terminal with respect to the potential of the output terminal can be changed by increasing the number of voltage generating means.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記可変手段を操作することで、前記スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切り替えに際し、前記導通制御端子に印加する電圧を、前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替わる閾値電圧よりも前記オン状態側の第1電圧とした後、該第1電圧よりも前記オン状態側の第2電圧に切り替えるように前記可変手段を操作する電圧変更手段を更に備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the voltage applied to the conduction control terminal when the switching element is switched from the off state to the on state by operating the variable means. The variable means is configured to switch to the second voltage on the on-state side rather than the first voltage after setting the first voltage on the on-state side from the threshold voltage at which the switching element switches from the off-state to the on-state. It further comprises voltage changing means for operation.

上記発明では、スイッチング状態の切り替えに際し、ミラー期間に移行した後と前とで、導通制御端子に印加する電圧を相違させることが可能となる。   In the above invention, when switching the switching state, the voltage applied to the conduction control terminal can be made different between before and after the transition to the mirror period.

請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子のミラー期間以降に前記第1電圧から前記第2電圧へと切り替えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, the voltage changing means switches from the first voltage to the second voltage after a mirror period of the switching element.

請求項5記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子の操作信号がオン状態への切り替えを指示するタイミングに対して遅延したタイミングを指示する遅延信号を生成する遅延信号生成手段を備え、前記遅延信号に基づき前記切り替えを行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the voltage changing unit is configured to provide a delay signal indicating a timing delayed with respect to a timing at which the operation signal of the switching element is instructed to switch to the ON state. A delay signal generating means for generating is provided, and the switching is performed based on the delay signal.

上記発明では、切り替え処理を行うべく遅延信号を参照することで、第1電圧から第2電圧への切り替え処理を適切なタイミングにて行うことができる。   In the above invention, the switching process from the first voltage to the second voltage can be performed at an appropriate timing by referring to the delay signal to perform the switching process.

請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記遅延信号生成手段は、前記操作信号を入力として前記遅延信号を生成することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the delay signal generation means generates the delay signal with the operation signal as an input.

上記発明では、遅延信号を適切に生成することができる。   In the said invention, a delay signal can be produced | generated appropriately.

請求項7記載の発明は、請求項6記載の発明において、前記スイッチング素子を流れる電流が過度に大きくなるか否かを判断する過電流判断手段を更に備え、前記遅延信号による遅延時間は、前記過電流判断手段による過電流の判断に要する時間以上に設定されることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, further comprising overcurrent determining means for determining whether or not the current flowing through the switching element becomes excessively large, and the delay time by the delay signal is It is set to be longer than the time required for the overcurrent determination by the overcurrent determination means.

スイッチング素子の出力端子が低電位の部材と異常な低インピーダンスで接続される場合等にあっては、スイッチング素子をオンした瞬間に過電流が流れる。ただし、この過電流が流れたことが過電流判断手段によって判断されるまでには、ある程度の処理時間(過電流判断手段による過電流の判断に要する時間)が必要となる。そして、この判断以前において第1電圧から第2電圧に切り替えてしまうと、スイッチング素子を流れる電流が更に増大し、スイッチング素子の信頼性を低下させるおそれがある。上記発明では、この点に鑑み、遅延信号の遅延時間を上記設定とする。   When the output terminal of the switching element is connected to a low-potential member with an abnormally low impedance, an overcurrent flows at the moment when the switching element is turned on. However, a certain amount of processing time (time required for determination of overcurrent by the overcurrent determination unit) is required until the overcurrent determination unit determines that this overcurrent has flowed. If the first voltage is switched to the second voltage before this determination, the current flowing through the switching element further increases, which may reduce the reliability of the switching element. In the above invention, in view of this point, the delay time of the delay signal is set as the above setting.

請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記過電流判断手段により前記スイッチング素子を流れる電流が過度に大きくなると判断される場合、前記切替手段による前記切り替えを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the invention, when the overcurrent determination unit determines that the current flowing through the switching element is excessively large, the prohibition unit prohibits the switching by the switching unit. It is further provided with the feature.

上記発明では、過電流が流れる場合に切り替えを禁止することで、スイッチング素子を流れる電流が更に増加することを回避することができる。   In the above invention, by prohibiting switching when an overcurrent flows, it is possible to avoid a further increase in the current flowing through the switching element.

請求項9記載の発明は、請求項5〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記遅延したタイミングまでの遅延時間は、前記スイッチング素子のオン状態への切替指令タイミングから前記スイッチング素子のミラー期間のうちの該ミラー期間の終了前のタイミングとなるまでに要すると想定される時間に設定されることを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the fifth to eighth aspects, the delay time until the delayed timing is determined from the switching command timing to turn on the switching element. Of the mirror period, the time is assumed to be required before the end of the mirror period.

上記発明によれば、スイッチング素子の損失を低減することができる。   According to the above invention, the loss of the switching element can be reduced.

請求項10記載の発明は、請求項5〜8のいずれか1項に記載の発明において、前記遅延したタイミングまでの遅延時間は、前記スイッチング素子のオン状態への切替指令タイミングから前記スイッチング素子のミラー期間の終了タイミングとなるまでに要すると想定される時間に設定されることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the fifth to eighth aspects, the delay time until the delayed timing is determined from the switching command timing to turn on the switching element. It is set to a time that is assumed to be required until the end timing of the mirror period.

スイッチング素子を流れる電流の変化速度が大きい場合、電流の流通経路に存在するインダクタ(寄生インダクタ等)によって、大きなサージが生じることとなる。このサージを低減する上では、ミラー期間の終了までにおける導通制御端子の電圧の変化速度を抑制することが望ましい。ただし、導通制御端子の電圧の変化速度が小さい場合には、スイッチング状態の切り替えに際しての損失が増大する。上記発明では、この点に鑑み、スイッチング素子のミラー期間の終了とともに切り替え処理を行うことで、サージを抑制しつつも損失を極力低減することができる。   When the rate of change of the current flowing through the switching element is large, a large surge is generated by an inductor (such as a parasitic inductor) that exists in the current flow path. In order to reduce this surge, it is desirable to suppress the voltage change rate of the conduction control terminal until the end of the mirror period. However, when the change rate of the voltage at the conduction control terminal is small, the loss in switching the switching state increases. In the above invention, in view of this point, the loss can be reduced as much as possible while suppressing the surge by performing the switching process with the end of the mirror period of the switching element.

請求項11記載の発明は、請求項3または4記載の発明において、前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子のミラー期間の終了を検出する終了検出手段を備え、前記ミラー期間の終了が検出されることで前記第1電圧から前記第2電圧へと切り替えることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the third or fourth aspect, the voltage changing means includes end detecting means for detecting the end of the mirror period of the switching element, and the end of the mirror period is detected. Thus, the first voltage is switched to the second voltage.

スイッチング素子を流れる電流の変化速度が大きい場合、電流の流通経路に存在するインダクタ(寄生インダクタ等)によって、大きなサージが生じることとなる。このサージを低減する上では、ミラー期間の終了までにおける導通制御端子の電圧の変化速度を抑制することが望ましい。ただし、導通制御端子の電圧の変化速度が小さい場合には、スイッチング状態の切り替えに際しての損失が増大する。上記発明では、この点に鑑み、スイッチング素子のミラー期間の終了が検出されることで切り替え処理を行うことで、サージを抑制しつつも損失を極力低減することが可能となる。   When the rate of change of the current flowing through the switching element is large, a large surge is generated by an inductor (such as a parasitic inductor) that exists in the current flow path. In order to reduce this surge, it is desirable to suppress the voltage change rate of the conduction control terminal until the end of the mirror period. However, when the change rate of the voltage at the conduction control terminal is small, the loss in switching the switching state increases. In the above invention, in view of this point, it is possible to reduce the loss as much as possible while suppressing the surge by performing the switching process by detecting the end of the mirror period of the switching element.

請求項12記載の発明は、請求項5〜10のいずれか1項に記載の発明において、前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子のミラー期間の終了を検出する終了検出手段を備え、前記遅延信号によって規定された遅延時間が経過して且つ前記ミラー期間の終了が検出されることで前記切り替えを行うことを特徴とする。   The invention according to a twelfth aspect is the invention according to any one of the fifth to tenth aspects, wherein the voltage changing means includes end detection means for detecting the end of a mirror period of the switching element, and the delay signal. The switching is performed when the delay time specified by the elapse of time and the end of the mirror period is detected.

スイッチング素子を流れる電流の変化速度が大きい場合、電流の流通経路に存在するインダクタ(寄生インダクタ等)によって、大きなサージが生じることとなる。このサージを低減する上では、ミラー期間の終了までにおける導通制御端子の電圧の変化速度を抑制することが望ましい。ただし、導通制御端子の電圧の変化速度が小さい場合には、スイッチング状態の切り替えに際しての損失が増大する。上記発明では、この点に鑑み、スイッチング素子のミラー期間の終了が検出されることに基づき切り替え処理を行うことで、サージを抑制しつつも損失を極力低減することができる。   When the rate of change of the current flowing through the switching element is large, a large surge is generated by an inductor (such as a parasitic inductor) that exists in the current flow path. In order to reduce this surge, it is desirable to suppress the voltage change rate of the conduction control terminal until the end of the mirror period. However, when the change rate of the voltage at the conduction control terminal is small, the loss in switching the switching state increases. In the above invention, in view of this point, the loss can be reduced as much as possible while suppressing the surge by performing the switching process based on the detection of the end of the mirror period of the switching element.

請求項13記載の発明は、請求項11または12記載の発明において、前記終了検出手段は、前記導通制御端子の電圧と終了判定電圧とを比較する比較手段を備え、該比較手段の比較結果を前記ミラー期間の終了の有無の検出結果を示す信号とすることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the invention, in the invention of the eleventh or twelfth aspect, the end detection means includes a comparison means for comparing a voltage of the conduction control terminal with an end determination voltage, and the comparison result of the comparison means is obtained. A signal indicating a result of detection of the end of the mirror period is used.

請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明において、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段を備え、前記終了検出手段は、前記温度検出手段によって検出される温度に応じて前記終了判定電圧を可変設定することを特徴とする。   The invention according to claim 14 is the invention according to claim 13, further comprising temperature detection means for detecting the temperature of the switching element, wherein the end detection means is the end according to the temperature detected by the temperature detection means. The determination voltage is variably set.

ミラー期間における導通制御端子の電圧は、温度依存性を有する。上記発明では、この点に鑑み、終了判定電圧を、現在の温度においてミラー期間の電圧として想定される値に応じて設定することが可能となる。   The voltage of the conduction control terminal in the mirror period has temperature dependence. In the above invention, in view of this point, it is possible to set the end determination voltage according to a value assumed as the voltage of the mirror period at the current temperature.

請求項15記載の発明は、請求項11または12記載の発明において、前記終了検出手段は、前記導通制御端子の電圧の変化を検出する手段を備え、該変化が検出されることに基づき前記ミラー期間の終了を検出することを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the invention, in the invention of the eleventh or twelfth aspect, the end detection means includes means for detecting a change in voltage of the conduction control terminal, and the mirror is detected based on detection of the change. It is characterized by detecting the end of the period.

ミラー期間においては、導通制御端子の電圧の変化速度が大きく低下する。このため、ミラー期間の終了時には、導通制御端子の電圧の変化速度が大きく増大することとなる。上記発明では、この点に着目し、ミラー期間の終了を検出する。   In the mirror period, the change rate of the voltage of the conduction control terminal is greatly reduced. For this reason, at the end of the mirror period, the change rate of the voltage of the conduction control terminal greatly increases. In the above invention, paying attention to this point, the end of the mirror period is detected.

請求項16記載の発明は、請求項1〜15のいずれか1項に記載の発明において、前記電圧印加手段は、前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替わる閾値電圧よりも前記オフ状態とする電圧側の電圧であるプレ電圧を生成するプレ電圧生成手段と、前記閾値電圧よりも前記オン状態とする電圧側の電圧であるポスト電圧を生成するポスト電圧生成手段とを備え、前記開閉手段は、前記導通制御端子と前記電圧印加手段との間を開閉する複数の開閉手段を備え、前記スイッチング素子のスイッチング状態をオフ状態からオン状態に切り替えるに際し、前記開閉手段を操作することで、前記プレ電圧生成手段と前記導通制御端子との接続状態を実現した後、前記ポスト電圧生成手段と前記導通制御端子との接続状態へと切り替える手段をさらに備え、前記プレ電圧生成手段と前記導通制御端子との接続に際しての抵抗値の方が前記ポスト電圧生成手段と前記導通制御端子との接続に際しての抵抗値よりも小さいことを特徴とする。   The invention according to claim 16 is the invention according to any one of claims 1 to 15, wherein the voltage applying means sets the switching element to the off state rather than a threshold voltage at which the switching element switches from the off state to the on state. Pre-voltage generation means for generating a pre-voltage that is a voltage-side voltage; and post-voltage generation means for generating a post-voltage that is a voltage-side voltage that is in the ON state with respect to the threshold voltage; A plurality of opening / closing means for opening / closing between the conduction control terminal and the voltage applying means, and when the switching state of the switching element is switched from the OFF state to the ON state, After realizing the connection state between the voltage generation means and the conduction control terminal, the state is switched to the connection state between the post voltage generation means and the conduction control terminal. And a resistance value when connecting the pre-voltage generation means and the conduction control terminal is smaller than a resistance value when connecting the post-voltage generation means and the conduction control terminal. .

上記発明では、導通制御端子の電圧が閾値電圧に達する以前における同電圧の上昇速度を大きくすることができる。   In the above invention, the rate of increase of the voltage before the voltage of the conduction control terminal reaches the threshold voltage can be increased.

請求項17記載の発明は、請求項1〜16のいずれか1項に記載の発明において、前記スイッチング素子は、高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路における前記直列接続体を構成するスイッチング素子であることを特徴とする。   A seventeenth aspect of the present invention is the power conversion device according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the switching element includes a series connection body of a high potential side switching element and a low potential side switching element. It is a switching element constituting the series connection body in a circuit.

上記発明では、高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子の双方がオン状態となる事態が生じた場合に、これらに過度の電流が流れるおそれがある。ただし、この場合であっても、導通制御端子に印加される電圧がオン状態とするための最大電圧よりも低い状態であれば、電流量を制限することができる。このため、上記発明は、可変手段の利用価値が特に大きい。   In the above invention, when both the high-potential side switching element and the low-potential side switching element are turned on, an excessive current may flow through them. However, even in this case, the amount of current can be limited as long as the voltage applied to the conduction control terminal is lower than the maximum voltage for turning on. For this reason, the above invention has particularly great utility value of the variable means.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structure of the drive unit concerning the embodiment. 同実施形態にかかる切替回路の一実施例を示す回路図。The circuit diagram which shows one Example of the switching circuit concerning the embodiment. 同実施形態にかかる遅延回路の回路構成例を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structural example of the delay circuit concerning the embodiment. 同実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning the embodiment. 第2の実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structure of the drive unit concerning 4th Embodiment. 同実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning the embodiment. 第5の実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structure of the drive unit concerning 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structure of the drive unit concerning 6th Embodiment. 同実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning the embodiment. 第7の実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structure of the drive unit concerning 7th Embodiment. 同実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning the embodiment. 第8の実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning 8th Embodiment. 第9の実施形態にかかるドライブユニットの回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the circuit structure of the drive unit concerning 9th Embodiment. 同実施形態にかかるパワースイッチング素子のオン操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the ON operation aspect of the power switching element concerning the embodiment.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかるパワースイッチング素子の駆動装置をハイブリッド車に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a drive device for a power switching element according to the present invention is applied to a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態のシステム構成を示す。図示されるように、車載主機としてのモータジェネレータ10は、インバータIVおよびコンバータCVを介して高電圧バッテリ12に接続されている。インバータIVは、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnの直列接続体が3つ並列接続されて構成されている。そして、これら各パワースイッチング素子Swpおよびパワースイッチング素子Swnの接続点が、モータジェネレータ10の各相にそれぞれ接続されている。また、コンバータCVは、コンデンサCと、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnの直列接続体と、パワースイッチング素子Swpおよびパワースイッチング素子Swnの接続点と高電圧バッテリ12とを接続するリアクトルLとを備えている。   FIG. 1 shows the system configuration of this embodiment. As shown in the figure, a motor generator 10 as an in-vehicle main machine is connected to a high voltage battery 12 via an inverter IV and a converter CV. The inverter IV is configured by connecting three series-connected bodies of a power switching element Swp on the high potential side and a power switching element Swn on the low potential side in parallel. A connection point between each power switching element Swp and power switching element Swn is connected to each phase of motor generator 10. Further, converter CV includes capacitor C, a series connection body of power switching element Swp on the high potential side and power switching element Swn on the low potential side, a connection point of power switching element Swp and power switching element Swn, and high voltage battery 12. And a reactor L that connects the two.

上記高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnのそれぞれの入出力端子間(コレクタおよびエミッタ間)には、高電位側のフリーホイールダイオードFDpおよび低電位側のフリーホイールダイオードFDnのカソードおよびアノードが接続されている。特に、本実施形態では、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび高電位側のフリーホイールダイオードFDpは互いに同一の半導体基板に隣接して形成されており、低電位側のパワースイッチング素子Swnおよび低電位側のフリーホイールダイオードFDnは互いに同一の半導体基板に隣接して形成されている。こうした半導体デバイスとしては、例えば「モータ制御用RC−IGBT 高橋秀樹、他2名 7(315) 三菱電機技報、VOl81、NO.5,2007」に記載されているものがある。   Between the input / output terminals (between collector and emitter) of the high potential side power switching element Swp and the low potential side power switching element Swn, there is a high potential side freewheel diode FDp and a low potential side freewheel diode. The cathode and anode of FDn are connected. In particular, in the present embodiment, the high potential side power switching element Swp and the high potential side freewheel diode FDp are formed adjacent to each other on the same semiconductor substrate, and the low potential side power switching element Swn and the low potential side power switching element Swd The free wheel diodes FDn on the side are formed adjacent to the same semiconductor substrate. Examples of such semiconductor devices include those described in “RC-IGBT for motor control Hideki Takahashi, et al., 7 (315) Mitsubishi Electric Technical Report, Vol 81, No. 5, 2007”.

上記インバータIVを構成するパワースイッチング素子Swp,Swnの導通制御端子(ゲート)には、いずれもドライブユニットDUが接続されている。これにより、パワースイッチング素子Swp,Swnは、ドライブユニットDUを介して、低電圧バッテリ14を電源とする制御装置16によって駆動される。制御装置16は、図示しない各種センサの検出値等に基づき、インバータIVのU相、V相、およびW相のそれぞれについてのパワースイッチング素子Swpを操作する操作信号gup,gvp,gwpと、パワースイッチング素子Swnを操作する操作信号gun,gvn,gwnとを生成し出力する。また、コンバータCVのパワースイッチング素子Swp、Swnを操作する操作信号gcp,gcnを生成し出力する。これにより、パワースイッチング素子Swp,Swnは、ドライブユニットDUを介して制御装置16により操作される。   The drive unit DU is connected to the conduction control terminals (gates) of the power switching elements Swp and Swn constituting the inverter IV. Thereby, the power switching elements Swp and Swn are driven by the control device 16 using the low voltage battery 14 as a power source via the drive unit DU. The control device 16 controls operation signals gup, gvp, gwp for operating the power switching elements Swp for the U phase, V phase, and W phase of the inverter IV based on detection values of various sensors (not shown), and power switching. Operation signals gn, gvn, and gwn for operating the element Swn are generated and output. Further, operation signals gcp and gcn for operating the power switching elements Swp and Swn of the converter CV are generated and output. Thereby, the power switching elements Swp and Swn are operated by the control device 16 via the drive unit DU.

なお、インバータIVやコンバータCVを備える高電圧システムと、制御装置16を備える低電圧システムとは、図示しないフォトカプラ等の絶縁手段によって絶縁されており、上記操作信号は、絶縁手段を介して高電圧システムに出力される。   Note that the high voltage system including the inverter IV and the converter CV and the low voltage system including the control device 16 are insulated by an insulating means such as a photocoupler (not shown), and the operation signal is high via the insulating means. Output to the voltage system.

上記パワースイッチング素子Swp,Swnは、いずれも絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)にて構成されている。また、パワースイッチング素子Swp,Swnは、その入力端子および出力端子間に流れる電流と相関を有する微少電流を出力するセンス端子Stを備えている。   The power switching elements Swp and Swn are both constituted by insulated gate bipolar transistors (IGBT). The power switching elements Swp and Swn include a sense terminal St that outputs a minute current having a correlation with a current flowing between the input terminal and the output terminal.

図2に、本実施形態にかかるドライブユニットDUの回路構成を示す。なお、以下では、パワースイッチング素子Swp、Swnを総括する場合、パワースイッチング素子Swと記載し、フリーホイールダイオードFDp,FDnを総括する場合、フリーホイールダイオードFDと記載する。また、上記操作信号gup,gvp,gwp,gcp,gun,gvn,gwn,gcnを総括する場合、操作信号gと記載する。   FIG. 2 shows a circuit configuration of the drive unit DU according to the present embodiment. In the following description, the power switching elements Swp and Swn are collectively referred to as the power switching element Sw, and the free wheel diodes FDp and FDn are collectively referred to as the free wheel diode FD. The operation signals gup, gvp, gwp, gcp, gun, gvn, gwn, and gcn are collectively referred to as an operation signal g.

図示されるように、ドライブユニットDUは、所定の電圧V1を出力電圧とする電源20と、所定の電圧V2を出力電圧とする電源22とを備えている。なお、図では、電源20,22をバッテリの記号にて示してあるが、実際には、この電源20は、フローティング電源を構成するコンデンサ等であってもよい。これら電源20、22は、切替回路24によって直列接続可能とされる。すなわち、切替回路24では、b端子側を選択することで、電源20,22を直列接続することができる一方、a端子を選択することで、電源20を電源22から切り離すことができる。ここで、切替回路24のa端子と電源22の負極とは、いずれもパワースイッチング素子Swの出力端子(エミッタ)に接続されているため、切替回路24によってa端子が選択されている場合には、電源20の正極電位は、エミッタ電位よりも「V1」だけ高くなる一方、b端子が選択されている場合には、「V1+V2」だけ高くなる。   As shown in the figure, the drive unit DU includes a power source 20 that uses a predetermined voltage V1 as an output voltage, and a power source 22 that uses a predetermined voltage V2 as an output voltage. In the figure, the power sources 20 and 22 are indicated by symbols of batteries, but actually, the power source 20 may be a capacitor or the like constituting a floating power source. These power supplies 20 and 22 can be connected in series by a switching circuit 24. That is, in the switching circuit 24, the power sources 20 and 22 can be connected in series by selecting the b terminal side, while the power source 20 can be disconnected from the power source 22 by selecting the a terminal. Here, since both the a terminal of the switching circuit 24 and the negative electrode of the power source 22 are connected to the output terminal (emitter) of the power switching element Sw, when the a terminal is selected by the switching circuit 24 The positive potential of the power supply 20 is higher than the emitter potential by “V1”, while it is higher by “V1 + V2” when the b terminal is selected.

図3に、切替回路24の回路例を示す。図3では、切替回路24は、NチャネルMOS型電界効果トランジスタ(スイッチング素子24a)とPチャネルMOS型電界効果トランジスタ(スイッチング素子24b)との直列接続体を備えて構成されている。そして、スイッチング素子24aの出力端子に電源22の負極が接続され、スイッチング素子24bの入力端子に電源22の正極が接続され、スイッチング素子24a,24bの接続点に電源20の負極が接続されている。   FIG. 3 shows a circuit example of the switching circuit 24. In FIG. 3, the switching circuit 24 includes a series connection body of an N-channel MOS field effect transistor (switching element 24 a) and a P-channel MOS field effect transistor (switching element 24 b). The negative terminal of the power source 22 is connected to the output terminal of the switching element 24a, the positive terminal of the power source 22 is connected to the input terminal of the switching element 24b, and the negative terminal of the power source 20 is connected to the connection point of the switching elements 24a and 24b. .

上記電源20の高電圧は、充電用スイッチング素子30および線形素子としての充電用抵抗体32を介してパワースイッチング素子Swの導通制御端子(ゲート)に印加される。また、ゲートの電荷は、線形素子としての放電用抵抗体34および放電用スイッチング素子36を介して放電される。ここで、ゲートは、放電用抵抗体34および放電用スイッチング素子36を介してパワースイッチング素子Swのエミッタに接続されている。   The high voltage of the power source 20 is applied to the conduction control terminal (gate) of the power switching element Sw through the charging switching element 30 and the charging resistor 32 as a linear element. Further, the gate charge is discharged through the discharge resistor 34 and the discharge switching element 36 as linear elements. Here, the gate is connected to the emitter of the power switching element Sw via the discharging resistor 34 and the discharging switching element 36.

一方、制御部40は、操作信号gを入力とし、これに基づき充電用スイッチング素子30および放電用スイッチング素子36を操作することで、パワースイッチング素子Swを駆動する。詳しくは、本実施形態では、操作信号gがオン操作指令となることで、充電用スイッチング素子30をオン状態として且つ放電用スイッチング素子36をオフ状態とする。また、操作信号がオフ操作指令となることで、充電用スイッチング素子30をオフ状態として且つ放電用スイッチング素子36をオン状態とする。   On the other hand, the control unit 40 receives the operation signal g and operates the charging switching element 30 and the discharging switching element 36 based on the operation signal g to drive the power switching element Sw. Specifically, in the present embodiment, when the operation signal g becomes an on operation command, the charging switching element 30 is turned on and the discharging switching element 36 is turned off. Further, when the operation signal becomes an off operation command, the charging switching element 30 is turned off and the discharging switching element 36 is turned on.

ここで、パワースイッチング素子Swをオフ状態からオン状態へと切り替える処理においては、まず、切替回路24においてa端子を選択させ、途中でb端子に切り替える。これにより、スイッチング状態のオフ状態からオン状態への切り替え途中においてゲート印加電圧を上昇させることができる。この切り替えを規定する所定の遅延時間は、遅延回路50によって設定される。遅延回路50は、操作信号gを入力とし、操作信号gによってオン操作への切り替え指示がなされるタイミングに対して所定の遅延時間遅延したタイミングを指示する遅延信号DLを生成する回路である。この回路としては、例えば図4に示すものとすればよい。   Here, in the process of switching the power switching element Sw from the off state to the on state, first, the switching circuit 24 selects the a terminal and switches to the b terminal in the middle. As a result, the gate application voltage can be increased during the switching of the switching state from the off state to the on state. A predetermined delay time that defines this switching is set by the delay circuit 50. The delay circuit 50 is a circuit that receives the operation signal g and generates a delay signal DL that indicates a timing delayed by a predetermined delay time with respect to the timing at which the operation signal g is instructed to switch to the on operation. For example, the circuit shown in FIG. 4 may be used.

図4(a)は、抵抗体50bおよびコンデンサ50aによって構成される遅延回路であり、入力信号としての操作信号gが論理「H」となることでコンデンサ50aの電圧が漸増し、論理「H」に対応する電圧値へと所定の遅延時間が経過することで移行する。また、図4(b)は、図4(a)の構成において、出力側から入力側へと進む方向を順方向とするダイオード50cが抵抗体50bに並列接続されるものである。この構成によれば、操作信号gが論理「H」に変化してから遅延回路50の出力信号が論理「H」に変化するまでには遅延が生じるものの、操作信号gが論理「L」に変化してから遅延回路50の出力信号が論理「L」に変化するまでには殆ど遅延が生じない。また、図4(c)は、抵抗体50bおよびコンデンサ50aの直列接続体の両端に電源50fの電圧を印加し、上記コンデンサ50aを迂回するようにスイッチング素子50dを設けて且つ、そのゲートにインバータ50eによる操作信号gの論理反転信号を印加するものである。ここで、インバータeは、操作信号gが論理「H」となることでスイッチング素子50dをオフさせるためのものである。この構成によっても、操作信号gが論理「H」に変化してから遅延回路50の出力信号が論理「H」に変化するまでには遅延が生じるものの、操作信号gが論理「L」に変化してから遅延回路50の出力信号が論理「L」に変化するまでには殆ど遅延が生じない。   FIG. 4A is a delay circuit composed of a resistor 50b and a capacitor 50a. When the operation signal g as an input signal becomes logic “H”, the voltage of the capacitor 50a gradually increases, and logic “H”. When a predetermined delay time elapses to a voltage value corresponding to. FIG. 4B shows a structure in which a diode 50c having a forward direction from the output side to the input side in the configuration of FIG. 4A is connected in parallel to the resistor 50b. According to this configuration, although there is a delay from when the operation signal g changes to logic “H” until the output signal of the delay circuit 50 changes to logic “H”, the operation signal g changes to logic “L”. There is almost no delay before the output signal of the delay circuit 50 changes to logic “L” after the change. FIG. 4 (c) shows a case where a voltage of a power source 50f is applied to both ends of a series connection body of a resistor 50b and a capacitor 50a, a switching element 50d is provided so as to bypass the capacitor 50a, and an inverter is provided at the gate thereof. A logic inversion signal of the operation signal g by 50e is applied. Here, the inverter e is for turning off the switching element 50d when the operation signal g becomes logic “H”. Even with this configuration, the operation signal g changes to logic “L” although there is a delay after the operation signal g changes to logic “H” until the output signal of the delay circuit 50 changes to logic “H”. After that, there is almost no delay until the output signal of the delay circuit 50 changes to logic “L”.

上記遅延回路50の遅延時間は、スイッチング状態のオフ状態からオン状態への移行期間のうちゲート電圧の上昇速度が一旦大きく低下する期間(ミラー期間)が終了するまでに要する時間より長く設定される。ただし、本実施形態では、遅延時間の経過後であっても、パワースイッチング素子Swに過電流が流れる場合には、切替回路24の切替を行わない。これを実現する構成は以下である。   The delay time of the delay circuit 50 is set longer than the time required until the period (mirror period) in which the rising speed of the gate voltage is once greatly decreased in the transition period from the OFF state to the ON state of the switching state. . However, in the present embodiment, even when the delay time has elapsed, when the overcurrent flows through the power switching element Sw, the switching circuit 24 is not switched. The configuration for realizing this is as follows.

パワースイッチング素子Swのセンス端子Stとエミッタとの間には、抵抗体42,44の直列接続体が接続されており、その接続点には、コンパレータ48の非反転入力端子が接続されている。また、コンパレータ48の反転入力端子には、基準電源46の基準電圧Vrefが印加されている。ここで、基準電圧Vrefは、パワースイッチング素子Swに流れる電流が過度に大きいと判断される下限値(閾値電流)に応じて設定されるものである。これにより、コンパレータ48では、センス端子Stの出力電流による抵抗体42,44の電圧降下を利用して、パワースイッチング素子Swを流れる電流が閾値電流以上であるか否かを判断することができる。   A series connection body of resistors 42 and 44 is connected between the sense terminal St and the emitter of the power switching element Sw, and a non-inverting input terminal of the comparator 48 is connected to the connection point. The reference voltage Vref of the reference power supply 46 is applied to the inverting input terminal of the comparator 48. Here, the reference voltage Vref is set according to a lower limit value (threshold current) at which it is determined that the current flowing through the power switching element Sw is excessively large. Thereby, the comparator 48 can determine whether or not the current flowing through the power switching element Sw is equal to or higher than the threshold current by using the voltage drop of the resistors 42 and 44 due to the output current of the sense terminal St.

コンパレータ48の出力信号は、インバータ54によって論理反転された後、AND回路52に取り込まれる。AND回路52は、遅延回路50の出力する遅延信号DLと、インバータ54の出力する信号との論理積信号を生成し、制御部40に出力する。そして制御部40では、AND回路52の出力信号が論理「H」となることで切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替える。これにより、制御部40では、操作信号gがオン操作を指令するタイミングから所定の遅延時間経過することと、パワースイッチング素子Swに閾値電流以上の電流が流れていないこととの論理積が真である場合に切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替える。   The output signal of the comparator 48 is logically inverted by the inverter 54 and then taken into the AND circuit 52. The AND circuit 52 generates a logical product signal of the delay signal DL output from the delay circuit 50 and the signal output from the inverter 54, and outputs the logical product signal to the control unit 40. The control unit 40 switches the switching circuit 24 from the selection state of the a terminal to the selection state of the b terminal when the output signal of the AND circuit 52 becomes logic “H”. As a result, in the control unit 40, the logical product of the fact that the predetermined delay time has elapsed from the timing when the operation signal g commands the on operation and that the current exceeding the threshold current does not flow through the power switching element Sw is true. In some cases, the switching circuit 24 is switched from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal.

図5に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理について、正常時の場合(ケース1)と過電流が検出される場合(ケース2)とを比較しつつ示す。詳しくは、図5(a)に、ゲート電圧Vgeの推移を示し、図5(b)に、充電用スイッチング素子30の操作状態の推移を示し、図5(c)に、切替回路24の操作状態の推移を示し、図5(d)に、コンパレータ48の出力信号の推移を示し、図5(e)に、遅延信号DLの推移を示す。   FIG. 5 shows a driving process of the power switching element Sw according to the present embodiment, comparing a normal case (case 1) and an overcurrent detected case (case 2). Specifically, FIG. 5A shows the transition of the gate voltage Vge, FIG. 5B shows the transition of the operating state of the charging switching element 30, and FIG. 5C shows the operation of the switching circuit 24. FIG. 5D shows the transition of the output signal of the comparator 48, and FIG. 5E shows the transition of the delay signal DL.

図示されるように、操作信号gがオン操作指令に切り替わることで、切替回路24のa端子が選択された状態において、充電用スイッチング素子30をオン操作する。これにより、ゲート電圧Vgeは、電源20の電圧V1に収束する。この電圧V1は、パワースイッチング素子Swがオン状態に切り替わる閾値電圧Vth以上に設定される。このため、ケース1の場合には、ゲート電圧が閾値電圧Vthに達することでミラー期間に移行し、ゲートの電圧の上昇速度がミラー期間以前と比較して一旦無視できるほど小さくなり、その後、ミラー期間の経過後において電圧V1に収束する。その後、遅延時間Tdの経過に伴って、切替回路24がb端子の選択状態に切り替えられることで、ゲート電圧Vgeは、電圧「V1+V2」まで上昇する。   As illustrated, when the operation signal g is switched to the on operation command, the charging switching element 30 is turned on in a state where the terminal a of the switching circuit 24 is selected. As a result, the gate voltage Vge converges to the voltage V1 of the power supply 20. This voltage V1 is set to be equal to or higher than a threshold voltage Vth at which the power switching element Sw is switched on. Therefore, in the case 1, when the gate voltage reaches the threshold voltage Vth, it shifts to the mirror period, and the rising speed of the gate voltage becomes small so as to be negligible compared with before the mirror period. After the elapse of the period, the voltage converges to V1. Thereafter, as the delay time Td elapses, the switching circuit 24 is switched to the selection state of the b terminal, so that the gate voltage Vge rises to the voltage “V1 + V2”.

一方、ケース2の場合には、ゲート電圧Vgeは、上記電圧V1まで一気に上昇する。そしてこの場合、コンパレータ48の出力信号が論理「H」となり、過電流の検出がなされるため、遅延時間Tdが経過しても切替回路24をa端子の選択状態に維持し、b端子の選択状態への切り替えを行わない。なお、上記遅延時間Tdは、コンパレータ48を備えて構成される過電流判断手段による過電流の判断に要する時間Tiよりも長く設定される。なお、図では、時間Tiをコンパレータ48の出力が論理「H」に反転するまでに要する時間として記載しているが、この時間Tiは、正確には、コンパレータ48の出力信号が論理「H」に反転した後、インバータ54を介してその影響がAND回路52に反映されるまでの時間である。また、過電流の判断のための閾値電流は、ゲート電圧が上記電圧V1となる際にパワースイッチング素子Swを流れることのできる最大電流以下に設定される。   On the other hand, in the case 2, the gate voltage Vge rises at once to the voltage V1. In this case, since the output signal of the comparator 48 becomes logic “H” and overcurrent is detected, the switching circuit 24 is maintained in the selected state of the a terminal even when the delay time Td elapses, and the selection of the b terminal is performed. Do not switch to state. The delay time Td is set to be longer than the time Ti required for determination of overcurrent by the overcurrent determination means configured with the comparator 48. In the figure, the time Ti is described as the time required for the output of the comparator 48 to be inverted to the logic “H”, but this time Ti is precisely the output signal of the comparator 48 being the logic “H”. Is the time until the influence is reflected in the AND circuit 52 via the inverter 54. The threshold current for determining the overcurrent is set to be equal to or less than the maximum current that can flow through the power switching element Sw when the gate voltage becomes the voltage V1.

これにより、過電流が流れる場合には、ゲート電圧を上記電圧V1に制限することで、パワースイッチング素子Swに流れる電流を制限することができる。ちなみに、ゲート電圧が電圧「V1+V2」となる場合にパワースイッチング素子Swに流すことのできる最大電流は、パワースイッチング素子Swの信頼性を維持できない大電流であり、特に上記閾値電流よりも十分に大きい。それにもかかわらずゲート印加電圧を電圧「V1+V2」まで上昇させるのは、パワースイッチング素子Swをオン状態とする際の導通損失がゲート電圧Vgeが大きいほど小さくなるためである。ただし、ゲート印加電圧を電圧「V1+V2」に一気に上昇させる場合には、過電流が流れる異常な状況下において、パワースイッチング素子Swに流れる電流が過度に大きくなる(ゲート電圧が電圧「V1+V2」となる場合にパワースイッチング素子Swに流すことのできる最大電流となる)期間が存在する。これは、過電流判断手段の動作速度に限界があるためである。このため、パワースイッチング素子Swとして、過電流判断手段によって過電流が流れると判断され、フェールセーフ処理がなされるまでの期間、少なくとも上記大電流に耐えうるものを選択する必要が生じ、ひいてはパワースイッチング素子Swの大型化を招く。   Thereby, when an overcurrent flows, the current flowing through the power switching element Sw can be limited by limiting the gate voltage to the voltage V1. Incidentally, the maximum current that can flow through the power switching element Sw when the gate voltage becomes the voltage “V1 + V2” is a large current that cannot maintain the reliability of the power switching element Sw, and is particularly sufficiently larger than the threshold current. . Nevertheless, the reason why the gate application voltage is increased to the voltage “V1 + V2” is that the conduction loss when the power switching element Sw is turned on becomes smaller as the gate voltage Vge increases. However, when the gate applied voltage is increased to the voltage “V1 + V2” at a stretch, the current flowing through the power switching element Sw becomes excessively large (the gate voltage becomes the voltage “V1 + V2”) under an abnormal situation where an overcurrent flows. In some cases, the maximum current that can be passed through the power switching element Sw). This is because the operating speed of the overcurrent determination means is limited. For this reason, it is necessary to select a power switching element Sw that can withstand at least the large current during the period until it is determined that the overcurrent flows by the overcurrent determination means and the fail-safe process is performed. The element Sw is increased in size.

特に、パワースイッチング素子SwおよびフリーホイールダイオードFDが互いに同一の半導体基板に隣接して形成されるものにあっては、パワースイッチング素子Swの導通損失が大きくなりやすいため、エミッタおよびコレクタ間の厚さを低減することが望まれるが、この場合、熱に対する耐性が低下するため、パワースイッチング素子Swに流せる許容電流が低減する。このため、上記フェールセーフ処理がなされるまでの時間大電流に耐えうるものを選択する場合、パワースイッチング素子Swの表面積を大きくする要求が特に大きくなる。   In particular, in the case where the power switching element Sw and the free wheel diode FD are formed adjacent to each other on the same semiconductor substrate, the conduction loss of the power switching element Sw tends to increase, so the thickness between the emitter and the collector is large. However, in this case, since resistance to heat is reduced, the allowable current that can be passed through the power switching element Sw is reduced. For this reason, when selecting a device that can withstand a large current for a time until the fail-safe process is performed, a demand for increasing the surface area of the power switching element Sw becomes particularly large.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)パワースイッチング素子Swのオン状態への切り替えに際し、切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えた。これにより、ゲート印加電圧を段階的に変化させることができる。特に、a端子の選択状態におけるゲート電圧Vgeを、電源20の電圧V1に制限することができる。   (1) When switching the power switching element Sw to the ON state, the switching circuit 24 is switched from the selection state of the a terminal to the selection state of the b terminal. Thereby, the gate applied voltage can be changed stepwise. In particular, the gate voltage Vge in the selected state of the terminal a can be limited to the voltage V1 of the power supply 20.

(2)切替回路24のa端子の選択状態におけるゲート印加電圧「V1」を、パワースイッチング素子Swがオン状態となる電圧(ミラー期間の終了時点における電圧)よりも高く設定した。これにより、スイッチング状態をオン状態に切り替えるに際し、ミラー期間に移行した後と前とで、ゲート印加電圧を相違させることが可能となる。   (2) The gate applied voltage “V1” in the selected state of the a terminal of the switching circuit 24 is set higher than the voltage at which the power switching element Sw is turned on (voltage at the end of the mirror period). As a result, when the switching state is switched to the on state, the gate application voltage can be made different between before and after the transition to the mirror period.

(3)パワースイッチング素子Swのミラー期間の終了以降に、切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えた。これにより、スイッチング状態をオン状態に切り替えるに際し、ミラー期間に移行した後と前とで、ゲート印加電圧を相違させることが可能となる。   (3) After the end of the mirror period of the power switching element Sw, the switching circuit 24 is switched from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal. As a result, when the switching state is switched to the on state, the gate application voltage can be made different between before and after the transition to the mirror period.

(4)パワースイッチング素子Swの操作信号gがオン状態への切り替えを指示するタイミングに対して遅延したタイミングを指示する遅延信号DLを生成する遅延回路50を備え、遅延信号DLに基づき切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えた。これにより、切り替え処理を適切なタイミングにて行うことができる。   (4) A delay circuit 50 that generates a delay signal DL that indicates a timing delayed with respect to a timing at which the operation signal g of the power switching element Sw is instructed to be switched on is provided, and the switching circuit 24 is based on the delay signal DL. The selected state of the a terminal was switched to the selected state of the b terminal. Thereby, the switching process can be performed at an appropriate timing.

(5)遅延回路50を、操作信号gを入力として遅延信号DLを生成する回路とした。これにより、遅延信号DLを適切に生成することができる。   (5) The delay circuit 50 is a circuit that receives the operation signal g and generates the delay signal DL. Thereby, the delay signal DL can be appropriately generated.

(6)遅延信号DLによる遅延時間Tdを、過電流判断手段(コンパレータ48等)による過電流の判断に要する時間以上に設定した。これにより、過電流の有無の判断を待って、切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えることができる。   (6) The delay time Td by the delay signal DL is set to be longer than the time required for the overcurrent determination by the overcurrent determination means (comparator 48 or the like). Thereby, it is possible to switch from the selection state of the a terminal of the switching circuit 24 to the selection state of the b terminal after waiting for the determination of the presence or absence of overcurrent.

(7)過電流が検出される場合、切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態への切り替えを禁止した。これにより、パワースイッチング素子Swを流れる電流が更に増加することを回避することができる。   (7) When an overcurrent is detected, switching from the selection state of the a terminal of the switching circuit 24 to the selection state of the b terminal is prohibited. Thereby, it can avoid that the electric current which flows through the power switching element Sw increases further.

(8)ドライブユニットDUの駆動対象を、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnの直列接続体を備える電力変換回路(インバータIV)における上記直列接続体を構成するパワースイッチング素子Swp,Swnとした。この場合、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnの双方がオン状態となる事態が生じた場合に、これらに過度の電流が流れるおそれがあるため、上記切り替え処理の利用価値が特に大きい。   (8) Power switching that constitutes the series connection body in the power conversion circuit (inverter IV) including the series connection body of the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn as the drive target of the drive unit DU Elements Swp and Swn were used. In this case, when a situation occurs in which both the high-potential side power switching element Swp and the low-potential side power switching element Swn are turned on, an excessive current may flow through them. The utility value is particularly great.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、パワースイッチング素子Swのミラー期間の途中で、切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替える。これにより、パワースイッチング素子Swに電流が流れることによる損失の低減を図る。すなわち、ミラー期間の終了後、電源20の電圧V1にゲート電圧Vgeが収束すると、ミラー期間の終了後においてゲート印加電圧を電圧V1+V2とした場合と比較して損失が大きくなる。このため、ミラー期間の途中で上記切り替えを行なうことで、ミラー期間の終了後、ゲート電圧Vgeは、電圧V1+V2に向けて速やかに上昇することとなり、損失を低減することができる。   In the present embodiment, the switching circuit 24 is switched from the selection state of the a terminal to the selection state of the b terminal during the mirror period of the power switching element Sw. Thereby, the loss due to the current flowing through the power switching element Sw is reduced. That is, when the gate voltage Vge converges on the voltage V1 of the power source 20 after the end of the mirror period, the loss becomes larger than when the gate application voltage is set to the voltage V1 + V2 after the end of the mirror period. Therefore, by performing the switching in the middle of the mirror period, the gate voltage Vge quickly rises toward the voltage V1 + V2 after the end of the mirror period, and the loss can be reduced.

図6に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理(特に、正常時)を示す。なお、図6(a)〜図6(d)は、先の図5(a)〜図5(d)に対応している。図に示すミラー期間においてはゲート電圧Vgeの上昇速度は、ミラー期間前やミラー期間後と比較して無視しうるほど小さいが、実際には、図中下方に拡大して示すように、ゲート電圧Vgeは上昇している。そして、その上昇速度は、切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えることで大きくなる。   FIG. 6 shows a drive process (particularly during normal operation) of the power switching element Sw according to the present embodiment. 6A to FIG. 6D correspond to the previous FIG. 5A to FIG. 5D. In the mirror period shown in the figure, the rising speed of the gate voltage Vge is negligibly small compared to before the mirror period and after the mirror period, but actually, as shown in the enlarged lower part in the figure, the gate voltage Vge is rising. The rising speed is increased by switching from the selection state of the a terminal of the switching circuit 24 to the selection state of the b terminal.

なお、上記切り替えタイミングの設定は、遅延回路50の回路時定数の調節等によって行なうことができる。   The switching timing can be set by adjusting the circuit time constant of the delay circuit 50 or the like.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(8)の各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Become.

(9)遅延信号DLによる遅延時間Tdを、パワースイッチング素子Swのオン状態への切替指令タイミングからミラー期間のうちのミラー期間の終了前のタイミングとなるまでに要すると想定される時間に設定した。これにより、パワースイッチング素子Swの損失を低減することができる。   (9) The delay time Td due to the delay signal DL is set to a time that is assumed to be required from the switching command timing to turn on the power switching element Sw to the timing before the end of the mirror period in the mirror period. . Thereby, the loss of the power switching element Sw can be reduced.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

本実施形態では、パワースイッチング素子Swのミラー期間の終了タイミングにおいて、切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替える。これにより、サージの増大を抑制しつつも、パワースイッチング素子Swに電流が流れることによる損失の低減を図る。図7に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理(特に、正常時)を示す。なお、図7(a)〜図7(d)は、先の図5(a)〜図5(d)に対応している。   In the present embodiment, the switching circuit 24 is switched from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal at the end timing of the mirror period of the power switching element Sw. As a result, loss due to current flowing through the power switching element Sw is reduced while suppressing an increase in surge. FIG. 7 shows a drive process (particularly during normal operation) of the power switching element Sw according to the present embodiment. 7A to 7D correspond to the previous FIGS. 5A to 5D.

すなわち、上記第2の実施形態では、先の図6に示したように、ミラー期間の途中で、切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えることで、ゲート電圧Vgeの上昇速度が大きくなる。これにより、パワースイッチング素子Swを流れる電流の変化速度が増大し、ひいてはサージが大きくなるおそれがある。これに対し、上記切り替えをミラー期間の終了時とすることで、サージの抑制を図りつつもパワースイッチング素子Swの損失を極力低減する。   That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the gate voltage Vge is changed by switching the switching circuit 24 from the selection state of the a terminal to the selection state of the b terminal in the middle of the mirror period. Ascending speed increases. As a result, the rate of change of the current flowing through the power switching element Sw increases, which may result in a surge. On the other hand, by making the switching at the end of the mirror period, the loss of the power switching element Sw is reduced as much as possible while suppressing the surge.

なお、上記切り替えタイミングの設定は、遅延回路50の回路時定数の調節等によって行なうことができる。   The switching timing can be set by adjusting the circuit time constant of the delay circuit 50 or the like.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(8)の各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Become.

(10)遅延信号DLの遅延時間Tdを、パワースイッチング素子Swのオン操作指令タイミングからミラー期間の終了タイミングとなるまでに要すると想定される時間に設定した。これにより、サージを抑制しつつも損失を極力低減することができる。   (10) The delay time Td of the delay signal DL is set to a time that is assumed to be required from the ON operation command timing of the power switching element Sw to the end timing of the mirror period. Thereby, loss can be reduced as much as possible while suppressing surge.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図8に、本実施形態にかかるドライブユニットDUの回路構成を示す。なお、図8において、先の図2に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 8 shows a circuit configuration of the drive unit DU according to the present embodiment. In FIG. 8, members corresponding to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

本実施形態では、ゲート電圧Vgeを入力としてミラー期間の終了を判断し、これに基づき切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態への切り替えを行なう。すなわち、本実施形態では、コンパレータ60を備え、その非反転入力端子にゲート電圧Vgeを印加し、反転入力端子に、電源62により、パワースイッチング素子Swがオンする際の電圧Vthよりもわずかに高い終了検出電圧Vmを印加する。そして、AND回路52は、遅延信号DLとインバータ54の出力信号と、コンパレータ60の出力信号の論理積信号を生成して制御部40に出力する。これにより、制御部40では、操作信号gがオン指令に切り替わるタイミングから遅延時間Tdが経過することと、過電流が検出されていないことと、ゲート電圧Vgeが上記終了検出電圧Vm以上となることとの論理積が真となることで、上記切り替えを行なう。ここで、遅延時間Tdは、操作信号gがオン操作指令に切り替わるタイミングからパワースイッチング素子Swに過電流が流れた場合にその旨がコンパレータ48等を備えて構成される過電流判断手段によって検出されるまでに要する時間Ti以上であって且つ、ミラー期間の終了までに要する時間よりも短い時間に設定される。   In the present embodiment, the end of the mirror period is determined using the gate voltage Vge as an input, and based on this, switching from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal is performed. That is, in the present embodiment, the comparator 60 is provided, the gate voltage Vge is applied to the non-inverting input terminal, and the inverting input terminal is slightly higher than the voltage Vth when the power switching element Sw is turned on by the power source 62. An end detection voltage Vm is applied. Then, the AND circuit 52 generates a logical product signal of the delay signal DL, the output signal of the inverter 54, and the output signal of the comparator 60, and outputs the logical product signal to the control unit 40. As a result, in the control unit 40, the delay time Td elapses from the timing at which the operation signal g is switched to the on command, the overcurrent is not detected, and the gate voltage Vge becomes equal to or higher than the end detection voltage Vm. The above switching is performed when the logical product of and becomes true. Here, the delay time Td is detected by an overcurrent determination unit configured to include a comparator 48 or the like when an overcurrent flows through the power switching element Sw from the timing when the operation signal g is switched to the ON operation command. It is set to a time that is not less than the time Ti required for the mirror period and shorter than the time required for the end of the mirror period.

図9に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理について、正常時の場合(ケース1)と過電流が検出される場合(ケース2)とを比較しつつ示す。なお、図9(a)〜図9(d)は、先の図5(a)〜図5(d)に対応しており、また図9(e)は、遅延信号DLの推移を示す。   FIG. 9 shows a driving process of the power switching element Sw according to the present embodiment, comparing a normal case (case 1) and a case where an overcurrent is detected (case 2). 9A to 9D correspond to the previous FIGS. 5A to 5D, and FIG. 9E shows the transition of the delay signal DL.

図示されるように、正常時においては、ミラー期間が終了し、ゲート電圧Vgeが終了検出電圧Vm以上となることで、切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替えがなされる。これに対し、過電流が流れる場合には、上記切り替えはなされず、パワースイッチング素子Swを流れる電流は、電源20の電圧V1によって流すことのできる電流に制限される。   As shown in the figure, in the normal state, the mirror period ends and the gate voltage Vge becomes equal to or higher than the end detection voltage Vm, so that the switching state from the selection state of the a terminal of the switching circuit 24 to the selection state of the b terminal is switched. Made. On the other hand, when an overcurrent flows, the above switching is not performed, and the current flowing through the power switching element Sw is limited to a current that can be flowed by the voltage V1 of the power supply 20.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(8)の各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Become.

(11)パワースイッチング素子Swのミラー期間の終了を検出し、ミラー期間の終了が検出されることで上記切り替えを行った。これにより、サージを抑制しつつも損失を極力低減することができる。   (11) The switching is performed by detecting the end of the mirror period of the power switching element Sw and detecting the end of the mirror period. Thereby, loss can be reduced as much as possible while suppressing surge.

(12)遅延信号DLによって規定された遅延時間Tdが経過して且つミラー期間の終了が検出されることで上記切り替えを行った。これにより、パワースイッチング素子Swがオン状態に切り替わることで過電流が流れる状況下、過電流が流れたと判断される以前にゲート電圧Vgeが上記終了検出電圧Vm以上となったとしても、上記切替がなされることを回避することができる。   (12) The above switching is performed when the delay time Td defined by the delay signal DL elapses and the end of the mirror period is detected. As a result, even if the gate voltage Vge becomes equal to or higher than the end detection voltage Vm before it is determined that the overcurrent has flowed in a situation where the overcurrent flows due to the power switching element Sw being switched to the ON state, the switching is not performed. Can be avoided.

(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment.

本実施形態では、ミラー期間の終了を判断するための終了検出電圧Vmをパワースイッチング素子Swの温度に応じて可変設定する。これは、パワースイッチング素子Swがオン状態に切り替わる閾値電圧Vthが温度に応じて変動することに鑑みた設定である。   In the present embodiment, the end detection voltage Vm for determining the end of the mirror period is variably set according to the temperature of the power switching element Sw. This is a setting in view of the fact that the threshold voltage Vth at which the power switching element Sw is switched on varies with temperature.

図10に、本実施形態にかかるドライブユニットDUの回路構成を示す。なお、図10において、先の図8に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。図示されるように、電源62aは、パワースイッチング素子Sw付近に配置されてその温度を検出する感温ダイオードSDによる温度検出信号に基づき終了検出電圧Vmを可変設定する。これにより、終了検出電圧Vmは、パワースイッチング素子Swの温度検出値によってパワースイッチング素子Swが実際にオン状態に切り替わると想定される値よりもわずかに大きい値に設定されることとなる。   FIG. 10 shows a circuit configuration of the drive unit DU according to the present embodiment. In FIG. 10, members corresponding to those shown in FIG. 8 are given the same reference numerals for convenience. As shown in the figure, the power source 62a variably sets the end detection voltage Vm based on a temperature detection signal from a temperature sensitive diode SD that is disposed near the power switching element Sw and detects its temperature. As a result, the end detection voltage Vm is set to a value that is slightly larger than the value that the power switching element Sw actually switches to the on state according to the temperature detection value of the power switching element Sw.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(8)の各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Become.

(13)パワースイッチング素子Swの温度に応じて終了検出電圧Vmを可変設定した。これにより、現在の温度においてミラー期間のゲート電圧Vgeとして想定される値に応じて終了検出電圧Vmを設定することができる。したがって、終了検出電圧Vmを固定値とした場合と比較して、ミラー期間の終了をより迅速に検出することができる。   (13) The end detection voltage Vm is variably set according to the temperature of the power switching element Sw. Thereby, the end detection voltage Vm can be set according to a value assumed as the gate voltage Vge in the mirror period at the current temperature. Therefore, the end of the mirror period can be detected more quickly than when the end detection voltage Vm is a fixed value.

(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment.

本実施形態では、ゲート電圧Vgeの変化の検出に基づきミラー期間の終了を検出する。   In the present embodiment, the end of the mirror period is detected based on detection of a change in the gate voltage Vge.

図11に、本実施形態にかかるドライブユニットDUの回路構成を示す。なお、図11において、先の図2に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。図示されるように、本実施形態では、ゲート電圧Vgeを入力として、これを微分する微分回路74を備える。この微分回路74は、例えばRC回路等によって構成することができる。そして、微分回路74の出力(ゲート電圧Vgeの変化速度)は、コンパレータ70の非反転入力端子に印加され、またコンパレータ70の反転入力端子には、電源72の電圧Vdが印加される。ここで、電圧Vdは、ミラー期間以外の微分回路74の出力値と、ミラー期間の微分回路74の出力値とで、コンパレータ70の出力値を相違させることのできる値に設定する。そして、AND回路52は、遅延信号DLと、インバータ54の出力信号と、コンパレータ70の出力信号との論理積信号を制御部40に出力する。これにより、制御部40では、操作信号gがオン操作指令に切り替わるタイミングから遅延時間Tdが経過することと、過電流が流れていないことと、ゲート電圧Vgeの上昇速度が所定以上となることとの論理積が真となることで、切替回路24をa端子の選択状態からb端子の選択状態へと切り替える処理を行なう。なお、遅延信号DLによって規定される遅延時間Tdは、操作信号gがオン操作指令に切り替わるタイミングからミラー期間に移行するタイミングまでに要する時間以上であって且つミラー期間の終了タイミングまでに要する時間以下に設定される。   FIG. 11 shows a circuit configuration of the drive unit DU according to the present embodiment. In FIG. 11, members corresponding to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for convenience. As shown in the figure, the present embodiment includes a differentiating circuit 74 that receives a gate voltage Vge as input and differentiates it. The differentiating circuit 74 can be constituted by, for example, an RC circuit. The output of the differentiating circuit 74 (the changing speed of the gate voltage Vge) is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 70, and the voltage Vd of the power source 72 is applied to the inverting input terminal of the comparator 70. Here, the voltage Vd is set to a value that can make the output value of the comparator 70 different between the output value of the differentiating circuit 74 other than the mirror period and the output value of the differentiating circuit 74 in the mirror period. Then, the AND circuit 52 outputs a logical product signal of the delay signal DL, the output signal of the inverter 54, and the output signal of the comparator 70 to the control unit 40. Thereby, in the control unit 40, the delay time Td elapses from the timing at which the operation signal g is switched to the ON operation command, the overcurrent does not flow, and the rising speed of the gate voltage Vge becomes a predetermined value or more. When the logical product of is true, the switching circuit 24 is switched from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal. Note that the delay time Td defined by the delay signal DL is not less than the time required from the timing when the operation signal g is switched to the ON operation command to the timing when the operation signal g shifts to the mirror period and not more than the time required until the end timing of the mirror period. Set to

図12に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理を示す。なお、図12(a)〜図12(c)は、先の図5(a)〜図5(c)に対応しており、また図12(d)は、コンパレータ70の出力信号の推移を示し、図12(e)は、遅延信号DLの推移を示す。   FIG. 12 shows a driving process of the power switching element Sw according to the present embodiment. 12A to 12C correspond to the previous FIGS. 5A to 5C, and FIG. 12D shows the transition of the output signal of the comparator 70. FIG. 12 (e) shows the transition of the delay signal DL.

図示されるように、操作信号gがオン操作指令に切り替わり、充電用スイッチング素子30がオン状態となることで、ゲート電圧Vgeが上昇していく。これにより、コンパレータ70は、ゲート電圧Vgeの変化速度がミラー期間によるものよりも大きい旨の信号を出力するものの、この場合には、遅延信号DLによって指定される遅延時間Tdが経過しないため、上記切り替えはなされない。その後、ミラー期間の途中で遅延信号DLによって指定される遅延時間Tdが経過するものの、この際には、ゲート電圧Vgeの変化速度がミラー期間によるものである旨の信号をコンパレータ70が出力するため、上記切り替えはなされない。その後、ゲート電圧Vgeの変化速度がミラー期間によるものよりも大きい旨の信号をコンパレータ70が出力することで、上記切替がなされる。   As shown in the figure, the operation signal g is switched to an on operation command, and the charging switching element 30 is turned on, whereby the gate voltage Vge increases. Thereby, the comparator 70 outputs a signal indicating that the change rate of the gate voltage Vge is larger than that due to the mirror period, but in this case, the delay time Td specified by the delay signal DL does not elapse. There is no switching. Thereafter, although the delay time Td specified by the delay signal DL elapses in the middle of the mirror period, the comparator 70 outputs a signal indicating that the change rate of the gate voltage Vge is due to the mirror period. The above switching is not performed. Thereafter, the comparator 70 outputs a signal indicating that the change rate of the gate voltage Vge is higher than that due to the mirror period, whereby the switching is performed.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(8)の各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Become.

(14)ゲート電圧Vgeの変化が検出されることに基づきミラー期間の終了を検出した。これにより、ミラー期間の終了を的確に検出することができる。   (14) The end of the mirror period is detected based on the detection of the change in the gate voltage Vge. Thereby, the end of the mirror period can be accurately detected.

(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図13に、本実施形態にかかるドライブユニットDUの回路構成を示す。なお、図13において、先の図2に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。図示されるように、本実施形態では、電源20および電源22を直列接続する切替回路24に加えて、電圧V3の電源86と電源22とを直列接続する切替回路84を備える。ここで、切替回路84は、a端子が選択されることで、電源22の負極をパワースイッチング素子Swのエミッタに接続する一方、b端子が選択されることで、電源22の負極を電源86の正極に接続するものである。なお、電源86の負極は、パワースイッチング素子Swの負極に接続されている。また、本実施形態では、電源20の電圧V1を、パワースイッチング素子Swをオフ状態からオン状態へと切り替える閾値電圧Vthよりも小さい値とする。   FIG. 13 shows a circuit configuration of the drive unit DU according to the present embodiment. In FIG. 13, members corresponding to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals for convenience. As illustrated, in this embodiment, in addition to the switching circuit 24 that connects the power supply 20 and the power supply 22 in series, a switching circuit 84 that connects the power supply 86 of the voltage V3 and the power supply 22 in series is provided. Here, the switching circuit 84 connects the negative electrode of the power source 22 to the emitter of the power switching element Sw by selecting the a terminal, while the negative terminal of the power source 22 is connected to the emitter of the power source 86 by selecting the b terminal. Connect to the positive electrode. Note that the negative electrode of the power source 86 is connected to the negative electrode of the power switching element Sw. In the present embodiment, the voltage V1 of the power supply 20 is set to a value smaller than the threshold voltage Vth for switching the power switching element Sw from the off state to the on state.

本実施形態ではさらに、充電用スイッチング素子30および充電用抵抗体32に並列に、充電用スイッチング素子80および充電用抵抗体82が接続されている。ここで、充電用抵抗体82の抵抗値R2は充電用抵抗体32の抵抗値R1よりも小さい。   In the present embodiment, a charging switching element 80 and a charging resistor 82 are further connected in parallel to the charging switching element 30 and the charging resistor 32. Here, the resistance value R2 of the charging resistor 82 is smaller than the resistance value R1 of the charging resistor 32.

図14に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理を示す。なお、図14(a)および図14(b)は、先の図5(a)および図5(b)に対応しており、また図14(c)は、充電用スイッチング素子80の操作態様の推移を示し、図14(d)は、切替回路24の操作態様の推移を示し、図14(e)は、切替回路84の操作態様の推移を示す。   FIG. 14 shows a driving process of the power switching element Sw according to the present embodiment. 14 (a) and 14 (b) correspond to FIGS. 5 (a) and 5 (b), and FIG. 14 (c) shows how the charging switching element 80 is operated. FIG. 14 (d) shows the transition of the operation mode of the switching circuit 24, and FIG. 14 (e) shows the transition of the operation mode of the switching circuit 84.

図示されるように、オン操作指令に伴って、切替回路24および切替回路84の双方をa端子の選択状態とした状態で、充電用スイッチング素子80をオン状態に切り替える。これにより、ゲート電圧Vgeは、電源20の電圧V1へと上昇していく。しかもこの電圧の上昇速度は、充電用抵抗体82の抵抗値R2が小さいため、大きくなる。そして、ゲート電圧Vgeが電圧V1となった時点以降、切替回路24をb端子の選択状態に切り替えるとともに、充電用スイッチング素子80をオフ操作して且つ充電用スイッチング素子30をオン操作する。これにより、ゲート電圧Vgeは閾値電圧Vthを経て電圧「V1+V2」へと上昇する。そして、ゲート電圧Vgeが電圧「V1+V2」となったタイミング以降、切替回路84をb端子の選択状態に切り替える。これにより、ゲート電圧Vgeは電圧「V1+V2+V3」へと上昇する。   As shown in the figure, in accordance with the ON operation command, the charging switching element 80 is switched to the ON state in a state where both the switching circuit 24 and the switching circuit 84 are in the selected state of the a terminal. As a result, the gate voltage Vge rises to the voltage V1 of the power supply 20. In addition, the rate of voltage increase increases because the resistance value R2 of the charging resistor 82 is small. Then, after the gate voltage Vge becomes the voltage V1, the switching circuit 24 is switched to the selection state of the b terminal, the charging switching element 80 is turned off, and the charging switching element 30 is turned on. As a result, the gate voltage Vge rises to the voltage “V1 + V2” via the threshold voltage Vth. Then, after the timing when the gate voltage Vge becomes the voltage “V1 + V2”, the switching circuit 84 is switched to the selection state of the b terminal. As a result, the gate voltage Vge rises to the voltage “V1 + V2 + V3”.

なお、切替回路24のa端子の選択状態からb端子の選択状態への切り替えは、上記遅延回路50と同様の構成を有する遅延回路の遅延信号に基づき行なえばよい。また、充電用スイッチング素子80のオフ操作や充電用スイッチング素子30のオン操作も、この遅延信号に基づき行えばよい。さらに、切替回路84のa端子の選択状態からb端子の選択状態への切り替えは、上記第1の実施形態の遅延回路50等を用いて行なうことができる。   The switching circuit 24 may be switched from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal based on a delay signal of a delay circuit having the same configuration as the delay circuit 50 described above. Further, the turning-off operation of the charging switching element 80 and the turning-on operation of the charging switching element 30 may be performed based on this delay signal. Furthermore, the switching circuit 84 can be switched from the selected state of the a terminal to the selected state of the b terminal using the delay circuit 50 or the like of the first embodiment.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(8)の各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, in addition to the effects (1), (2), (4) to (8) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Become.

(15)充電用抵抗体32を迂回する経路として、充電用スイッチング素子80および充電用抵抗体82を備える経路を備え、この経路を用いる際にゲートに印加する電圧V1を閾値電圧Vth以下とした。これにより、サージ等のノイズを抑制しつつもオフ状態からオン状態への切替速度を上昇させることができる。   (15) As a path bypassing the charging resistor 32, a path including the charging switching element 80 and the charging resistor 82 is provided, and the voltage V1 applied to the gate when using this path is set to be equal to or lower than the threshold voltage Vth. . Thereby, the switching speed from the off state to the on state can be increased while suppressing noise such as surge.

(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について、先の第7の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the previous seventh embodiment.

図15に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理を示す。なお、図15(a)〜図15(e)は、先の図14(a)〜図14(e)に対応している。   FIG. 15 shows a driving process of the power switching element Sw according to the present embodiment. 15A to 15E correspond to the previous FIGS. 14A to 14E.

図示されるように、本実施形態では、オン操作指令に伴って充電用スイッチング素子30および充電用スイッチング素子80の双方をオン操作し、ゲート電圧Vgeが電圧V1となる時点以降、充電用スイッチング素子80をオフ操作する。これにより、ゲート電圧Vgeを電圧V1まで上昇させる期間をよりいっそう低減することができる。もっとも、こうした制御を行なう場合、充電用抵抗体82の抵抗値R2を充電用抵抗体32の抵抗値R1よりも小さくしなくてもよい。これは、充電用抵抗体32および充電用抵抗体82の並列回路の抵抗値が、充電用抵抗体32の抵抗値よりも小さいためである。   As shown in the figure, in the present embodiment, both the charging switching element 30 and the charging switching element 80 are turned on in response to the ON operation command, and the charging switching element after the time when the gate voltage Vge becomes the voltage V1. 80 is turned off. Thereby, the period during which the gate voltage Vge is raised to the voltage V1 can be further reduced. However, when such control is performed, the resistance value R2 of the charging resistor 82 may not be smaller than the resistance value R1 of the charging resistor 32. This is because the resistance value of the parallel circuit of the charging resistor 32 and the charging resistor 82 is smaller than the resistance value of the charging resistor 32.

(第9の実施形態)
以下、第9の実施形態について、先の第8の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Ninth embodiment)
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the eighth embodiment.

図16に、本実施形態にかかるドライブユニットDUの回路構成を示す。なお、図16において、先の図13に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。図示されるように、本実施形態では、切替回路90が、電源20の負極をパワースイッチング素子Swのエミッタに接続するa端子、電源22の正極に接続するb端子、電源86の正極に接続するc端子を備える。   FIG. 16 shows a circuit configuration of the drive unit DU according to the present embodiment. In FIG. 16, members corresponding to those shown in FIG. 13 are given the same reference numerals for convenience. As shown in the figure, in the present embodiment, the switching circuit 90 connects the negative terminal of the power source 20 to the a terminal that connects to the emitter of the power switching element Sw, the b terminal that connects to the positive terminal of the power source 22, and the positive terminal of the power source 86. c terminal is provided.

図17に、本実施形態にかかるパワースイッチング素子Swの駆動処理を示す。なお、図17(a)〜図17(c)は、先の図14(a)〜図14(c)に対応しており、また図17(d)は、切替回路90の操作態様の推移を示す。   FIG. 17 shows a driving process of the power switching element Sw according to the present embodiment. 17A to 17C correspond to FIGS. 14A to 14C, and FIG. 17D shows the transition of the operation mode of the switching circuit 90. Indicates.

図示されるように、本実施形態では、オン操作指令に伴って、切替回路90をa端子の選択状態とした状態で、充電用スイッチング素子30および充電用スイッチング素子80をオン操作する。その後、ゲート電圧Vgeが電圧V1に達する時点以降において、切替回路90をb端子の選択状態に切り替える。そして、ゲート電圧Vgeが閾値電圧Vthを上回る時点以降において、切替回路90をc端子の選択状態に切り替える。   As illustrated, in the present embodiment, in response to the ON operation command, the charging switching element 30 and the charging switching element 80 are turned ON in a state where the switching circuit 90 is in the selected state of the terminal a. Thereafter, after the time point when the gate voltage Vge reaches the voltage V1, the switching circuit 90 is switched to the selection state of the b terminal. Then, after the time when the gate voltage Vge exceeds the threshold voltage Vth, the switching circuit 90 is switched to the selection state of the c terminal.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<遅延信号生成手段について>
遅延信号生成手段としては、操作信号gを入力とし、これを遅延させる手段に限らない。例えば、操作信号gがオン指令信号となることをトリガとして計時動作を行うタイマを備え、タイマの値が閾値を超えるタイミングを指定するものであってもよい。
<電圧変更手段について>
電圧変更手段としては、遅延回路50を備えて構成されるものに限らない。例えば、先の第4、5の実施形態において遅延回路50を省いて構成してもよい。また、先の第6の実施形態において、遅延回路50を省き、操作信号gがオン指令信号となってからコンパレータ60の出力が2度論理「H」となることに基づき、ミラー期間の終了を検出する手段を構成してもよい。
<過電流判断手段について>
過電流判断手段としては、パワースイッチング素子Swのセンス端子Stの微少電流によるシャント抵抗の電圧降下量と基準電圧Vrefとを比較することで過電流の有無を判断する手段に限らない。例えば、パワースイッチング素子Swの入力端子および出力端子間の電圧降下量をパワースイッチング素子Swを流れる電流と相関を有するパラメータとして用いて、この値と閾値とを比較することで過電流の有無を判断する手段であってもよい。
<駆動対象となるスイッチング素子について>
駆動対象となるIGBTとしては、これに逆並列に接続される態様にてこれと同一半導体基板に併設されたフリーホイールダイオードが設けられた半導体デバイスを構成するものに限らない。また、IGBTにも限らず、例えば、スーパージャンクションMOS電界効果トランジスタや、シリコンカーバイト(SiC)にて構成されるMOS電界効果トランジスタ等の電界効果トランジスタであってもよい。なお、MOS電界効果トランジスタを駆動対象として採用する場合、Nチャネルのトランジスタに限らず、Pチャネルのトランジスタであってもよい。なお、Pチャネルトランジスタの場合、オフ状態からオン状態への切替処理期間の途中で直列接続させる電圧生成手段の数を低減することで、導通制御端子の電位を出力端子の電位側へと更に近づけるようにしてもよい。
(Other embodiments)
The above embodiments may be implemented with the following modifications.
<About delay signal generation means>
The delay signal generating means is not limited to means for receiving the operation signal g and delaying it. For example, a timer that performs a timing operation triggered by the operation signal g becoming an ON command signal may be provided, and a timing at which the value of the timer exceeds a threshold value may be specified.
<Voltage changing means>
The voltage changing means is not limited to the one provided with the delay circuit 50. For example, the delay circuit 50 may be omitted in the fourth and fifth embodiments. Further, in the previous sixth embodiment, the delay circuit 50 is omitted, and the end of the mirror period is terminated based on the fact that the output of the comparator 60 becomes logic “H” twice after the operation signal g becomes the ON command signal. Means for detecting may be configured.
<About overcurrent judgment means>
The overcurrent determination means is not limited to means for determining the presence or absence of overcurrent by comparing the voltage drop amount of the shunt resistor due to a minute current at the sense terminal St of the power switching element Sw and the reference voltage Vref. For example, the amount of voltage drop between the input terminal and output terminal of the power switching element Sw is used as a parameter correlated with the current flowing through the power switching element Sw, and this value is compared with a threshold value to determine the presence or absence of overcurrent. It may be a means to do.
<About switching elements to be driven>
The IGBT to be driven is not limited to one that constitutes a semiconductor device provided with a free wheel diode provided on the same semiconductor substrate as that connected in reverse parallel to the IGBT. Further, the field effect transistor is not limited to the IGBT, and may be a field effect transistor such as a super junction MOS field effect transistor or a MOS field effect transistor formed of silicon carbide (SiC). Note that when a MOS field effect transistor is employed as a driving target, not only an N-channel transistor but also a P-channel transistor may be used. In the case of a P-channel transistor, the potential of the conduction control terminal is further brought closer to the potential side of the output terminal by reducing the number of voltage generating means connected in series during the switching process period from the off state to the on state. You may do it.

もっとも、出力端子に対する導通制御端子の電位差を縮小させる処理を、直列接続させる電圧生成手段の数を増加させることで行なうようにしてもよい。これは、直列接続させる電圧生成手段の正極同士または負極同士を接続することで実現することができる。   However, the process of reducing the potential difference between the conduction control terminal and the output terminal may be performed by increasing the number of voltage generation means connected in series. This can be realized by connecting the positive or negative electrodes of the voltage generating means connected in series.

また、駆動対象となるパワースイッチング素子としては、インバータIVやコンバータCVを構成するものにも限らない。この際、高電位側のパワースイッチング素子Swpおよび低電位側のパワースイッチング素子Swnの直列接続体を備える構成にも限らない。
<充電用スイッチング素子および充電用抵抗体について>
充電用スイッチング素子および充電用抵抗体としては、単一または一対の電気経路を構成するものに限らない。例えば3つ以上の電気経路を構成するものであってもよい。この際、充電用の電気経路の抵抗値を小さくする期間は、ミラー期間以前に限らず、ミラー期間の終了時以降の期間であってもよい。
<そのほか>
上記第8の実施形態に対する第9の実施形態の変更点によって、第7の実施形態を変更してもよい。
Further, the power switching element to be driven is not limited to that constituting the inverter IV or the converter CV. At this time, the present invention is not limited to the configuration including a series connection body of the power switching element Swp on the high potential side and the power switching element Swn on the low potential side.
<Regarding charging switching element and charging resistor>
The charging switching element and the charging resistor are not limited to those constituting a single or pair of electrical paths. For example, three or more electrical paths may be configured. At this time, the period during which the resistance value of the electrical path for charging is reduced is not limited to before the mirror period, but may be a period after the end of the mirror period.
<Other>
The seventh embodiment may be changed by changing the ninth embodiment with respect to the eighth embodiment.

40…制御部、48…コンパレータ、50…遅延回路、Sw…パワースイッチング素子、DU…ドライブユニット。   40: control unit, 48: comparator, 50: delay circuit, Sw: power switching element, DU: drive unit.

Claims (17)

電圧制御形のスイッチング素子の導通制御端子に該スイッチング素子をオン状態とするための電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段と前記導通制御端子との間を開閉する開閉手段とを備え、前記開閉手段を操作することで前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子の駆動装置において、
前記電圧印加手段は、複数の電圧生成手段と、前記スイッチング素子の出力端子および前記導通制御端子間に直列接続される前記電圧生成手段の数を可変設定する可変手段とを備えることを特徴とするスイッチング素子の駆動装置。
Voltage application means for applying a voltage for turning on the switching element to the conduction control terminal of the voltage-controlled switching element, and opening / closing means for opening and closing between the voltage application means and the conduction control terminal In the switching element drive device for driving the switching element by operating the opening and closing means,
The voltage application means includes a plurality of voltage generation means and variable means for variably setting the number of the voltage generation means connected in series between the output terminal of the switching element and the conduction control terminal. Switching device drive device.
前記可変手段を操作することで、前記スイッチング素子のスイッチング状態のオフ状態からオン状態への切り替え処理期間において、前記直列接続される電圧生成手段の数を増加させる増加操作手段を更に備えることを特徴とする請求項1記載のスイッチング素子の駆動装置。   Further comprising an increasing operation means for increasing the number of voltage generating means connected in series during the switching process period of the switching state of the switching element from the OFF state to the ON state by operating the variable means. The driving device for a switching element according to claim 1. 前記可変手段を操作することで、前記スイッチング素子のオフ状態からオン状態への切り替えに際し、前記導通制御端子に印加する電圧を、前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替わる閾値電圧よりも前記オン状態側の第1電圧とした後、該第1電圧よりも前記オン状態側の第2電圧に切り替えるように前記可変手段を操作する電圧変更手段を更に備えることを特徴とする請求項1または2記載のスイッチング素子の駆動装置。   By operating the variable means, when the switching element is switched from the off state to the on state, the voltage applied to the conduction control terminal is more than the threshold voltage at which the switching element switches from the off state to the on state. 3. The apparatus further comprises voltage changing means for operating the variable means so that the first voltage on the state side is switched to the second voltage on the on state side rather than the first voltage. The switching element drive device described. 前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子のミラー期間以降に前記第1電圧から前記第2電圧へと切り替えることを特徴とする請求項3記載のスイッチング素子の駆動装置。   4. The switching element driving device according to claim 3, wherein the voltage changing means switches from the first voltage to the second voltage after a mirror period of the switching element. 前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子の操作信号がオン状態への切り替えを指示するタイミングに対して遅延したタイミングを指示する遅延信号を生成する遅延信号生成手段を備え、前記遅延信号に基づき前記切り替えを行うことを特徴とする請求項3記載のスイッチング素子の駆動装置。   The voltage changing unit includes a delay signal generating unit that generates a delay signal that indicates a timing delayed with respect to a timing at which the operation signal of the switching element is instructed to switch to an ON state, and the switching based on the delay signal The switching element driving device according to claim 3, wherein: 前記遅延信号生成手段は、前記操作信号を入力として前記遅延信号を生成することを特徴とする請求項5記載のスイッチング素子の駆動装置。   6. The switching element driving apparatus according to claim 5, wherein the delay signal generating means generates the delay signal by using the operation signal as an input. 前記スイッチング素子を流れる電流が過度に大きくなるか否かを判断する過電流判断手段を更に備え、
前記遅延信号による遅延時間は、前記過電流判断手段による過電流の判断に要する時間以上に設定されることを特徴とする請求項6記載のスイッチング素子の駆動装置。
Overcurrent determination means for determining whether or not the current flowing through the switching element becomes excessively large;
7. The switching element driving device according to claim 6, wherein a delay time by the delay signal is set to be equal to or longer than a time required for the overcurrent determination by the overcurrent determination means.
前記過電流判断手段により前記スイッチング素子を流れる電流が過度に大きくなると判断される場合、前記電圧変更手段による前記切り替えを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項7記載のスイッチング素子の駆動装置。   The switching element according to claim 7, further comprising a prohibiting unit that prohibits the switching by the voltage changing unit when the overcurrent determining unit determines that the current flowing through the switching element becomes excessively large. Drive device. 前記遅延したタイミングまでの遅延時間は、前記スイッチング素子のオン状態への切替指令タイミングから前記スイッチング素子のミラー期間のうちの該ミラー期間の終了前のタイミングとなるまでに要すると想定される時間に設定されることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。   The delay time until the delayed timing is assumed to be the time required from the switching command timing to turn on the switching element to the timing before the end of the mirror period of the mirror period of the switching element. The switching element driving device according to claim 5, wherein the switching element driving device is set. 前記遅延したタイミングまでの遅延時間は、前記スイッチング素子のオン状態への切替指令タイミングから前記スイッチング素子のミラー期間の終了タイミングとなるまでに要すると想定される時間に設定されることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。   The delay time until the delayed timing is set to a time that is assumed to be required from the switching command timing to turn on the switching element to the end timing of the mirror period of the switching element. The driving device for a switching element according to any one of claims 5 to 8. 前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子のミラー期間の終了を検出する終了検出手段を備え、前記ミラー期間の終了が検出されることで前記第1電圧から前記第2電圧へと切り替えることを特徴とする請求項3または4記載のスイッチング素子の駆動装置。   The voltage changing means includes end detection means for detecting the end of a mirror period of the switching element, and switches from the first voltage to the second voltage when the end of the mirror period is detected. The switching element drive device according to claim 3 or 4. 前記電圧変更手段は、前記スイッチング素子のミラー期間の終了を検出する終了検出手段を備え、前記遅延信号によって規定された遅延時間が経過して且つ前記ミラー期間の終了が検出されることで前記切り替えを行うことを特徴とする請求項5〜10のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。   The voltage changing means includes end detection means for detecting the end of a mirror period of the switching element, and the switching is performed when a delay time defined by the delay signal has elapsed and the end of the mirror period is detected. The switching element drive device according to claim 5, wherein: 前記終了検出手段は、前記導通制御端子の電圧と終了判定電圧とを比較する比較手段を備え、該比較手段の比較結果を前記ミラー期間の終了の有無の検出結果を示す信号とすることを特徴とする請求項11または12記載のスイッチング素子の駆動装置。   The end detection means includes comparison means for comparing the voltage of the conduction control terminal with the end determination voltage, and the comparison result of the comparison means is a signal indicating the detection result of the presence or absence of the end of the mirror period. The drive device for a switching element according to claim 11 or 12. 前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記終了検出手段は、前記温度検出手段によって検出される温度に応じて前記終了判定電圧を可変設定することを特徴とする請求項13記載のスイッチング素子の駆動装置。
Comprising temperature detecting means for detecting the temperature of the switching element;
14. The switching element driving device according to claim 13, wherein the end detection unit variably sets the end determination voltage in accordance with a temperature detected by the temperature detection unit.
前記終了検出手段は、前記導通制御端子の電圧の変化を検出する手段を備え、該変化が検出されることに基づき前記ミラー期間の終了を検出することを特徴とする請求項11または12記載のスイッチング素子の駆動装置。   13. The end detection means includes means for detecting a change in voltage of the conduction control terminal, and detects the end of the mirror period based on the change being detected. Switching device drive device. 前記電圧印加手段は、前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に切り替わる閾値電圧よりも前記オフ状態とする電圧側の電圧であるプレ電圧を生成するプレ電圧生成手段と、前記閾値電圧よりも前記オン状態とする電圧側の電圧であるポスト電圧を生成するポスト電圧生成手段とを備え、
前記開閉手段は、前記導通制御端子と前記電圧印加手段との間を開閉する複数の開閉手段を備え、
前記スイッチング素子のスイッチング状態をオフ状態からオン状態に切り替えるに際し、前記開閉手段を操作することで、前記プレ電圧生成手段と前記導通制御端子との接続状態を実現した後、前記ポスト電圧生成手段と前記導通制御端子との接続状態へと切り替える手段をさらに備え、
前記プレ電圧生成手段と前記導通制御端子との接続に際しての抵抗値の方が前記ポスト電圧生成手段と前記導通制御端子との接続に際しての抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。
The voltage applying unit includes: a pre-voltage generating unit that generates a pre-voltage that is a voltage on a voltage side of the switching element from a threshold voltage at which the switching element is switched from an off state to an on state; A post voltage generation means for generating a post voltage that is a voltage on the voltage side to be in a state;
The opening / closing means includes a plurality of opening / closing means for opening / closing between the conduction control terminal and the voltage applying means,
When switching the switching state of the switching element from the off state to the on state, the post voltage generation unit is operated after the opening / closing unit is operated to realize the connection state between the pre-voltage generation unit and the conduction control terminal. Further comprising means for switching to a connection state with the conduction control terminal,
16. The resistance value at the time of connection between the pre-voltage generation means and the conduction control terminal is smaller than the resistance value at the time of connection between the post voltage generation means and the conduction control terminal. The switching element drive device according to any one of the above.
前記スイッチング素子は、高電位側のスイッチング素子および低電位側のスイッチング素子の直列接続体を備える電力変換回路における前記直列接続体を構成するスイッチング素子であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載のスイッチング素子の駆動装置。   The switching element is a switching element constituting the series connection body in a power conversion circuit including a series connection body of a high potential side switching element and a low potential side switching element. The switching element driving device according to any one of the preceding claims.
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